optimizarea performanței sistemelor fotovoltaice

Optimizarea performanței sistemelor fotovoltaice 

Prima regulă la instalarea unui sistem fotovoltaic este ca toate panourile fotovoltaice să aibă același unghi, orientare și să nu fie în umbră, altfel va fi afectată serios performanța întregului sistem fotovoltaic. Acest lucru însă este foarte greu de realizat în realitatea de pe teren, acoperișul poate fi împărțit în mai multe laturi cu orientare diferită, poate și sub un alt unghi. Mai demult acest aspect a fost rezolvat prin montarea sistemelor cu număr mic de panouri, care au încăput pe un spațiu restrâns, dar atunci capacitatea de producție a devenit extrem de limitată.

Primii pași în optimizarea performanței sistemelor fotovoltaice

Când instalatorii și specialiștii în dezvoltare și-au dat seama că astfel va fi foarte greu de atins extinderea capacității sistemelor fotovoltaice, au început să facă cercetări, cum s-ar putea elimina aceste neajunsuri. Prima reacție a fost microinvertorul. Acest mic echipament controlează unul sau două panouri fotovoltaice. Nu există ramură DC (curent continuu), microinvertoarele injectând direct curent alternativ în rețea, de regulă formând o magistrală. Este o soluție de compromis, dar nu cea mai ideală. Microinvertoarele sunt scumpe și trebuie instalate direct sub panoul fotovoltaic unde condițiile de funcționare sunt extreme. Din această cauză se defectează destul de des, producând avarii în tot sistemul fotovoltaic. 

O altă soluție sunt optimizatoarele fotovoltaice. Aceste echipamente trebuie montate la fel sub panoul fotovoltaic. La fiecare panou solar este legat un optimizator, ele fiind legate în serie. Aceste echipamente lucrează cu curent continuu (DC), deci aici există ramură de curent continuu, dar elimină problema panourilor fotovoltaice cu diferență de intensitate a curentului. Optimizatoarele fotovoltaice sunt legate în serie în acest circuit și intensitatea  curentului va fi același. 

În cazul panourilor legate în serie, dacă într-un panou fotovoltaic intensitatea curentului este mai mică, decât în celelalte, acesta va afecta intensitatea curentului în întregului string. Și până acum au fost soluții parțial acceptate realizate prin intermediul unor diode bypass (panourile cristaline au montate din fabrică aceste diode), dar și așa pierderile au rămas însemnate. Deci a trebuit să se găsească o soluție mult mai adecvată și completă. 

Soluții moderne de optimizare a performanței sistemelor fotovoltaice

Optimizatoarele fotovoltaice moderne sunt de fapt niște convertoare DC-DC, care extrag maximul de putere posibil din panoul fotovoltaic la care este legat. Panoul care este expus la maxim la acțiunea razelor solare produce mai multă energie decât cel care este umbrit. Energia produsă însă nu este injectată oricum, ci la o intensitate constantă a curentului. Este drept, panoul care este umbrit va avea o tensiune mai mică la borne, decât cele expuse la soare, dar intensitatea curentului din string va fi constantă. Optimizatoarele fotovoltaice sunt legate în serie și comunică continuu între ele, stabilind periodic cât să fie intensitatea curentului în rețea pe care o pot menține toate panourile din string. 

Prin intermediul acestor echipamente au devenit posibile și alte funcții utile, precum monitorizarea separată a fiecărui panou fotovoltaic sau setarea unei tensiuni de siguranță a curentului în stringuri când sistemul fotovoltaic este în stare dezactivată. 

Optimizare pe porțiuni

Nu neapărat trebuie montate optimizatoare la toate panourile fotovoltaice. Dacă suntem siguri că anumite panouri nu vor ajunge în umbră niciodată, atunci acestea nu trebuie prevăzute cu optimizatoare. Această metodă de optimizare pe porțiuni este una foarte economică din punct de vedere a costurilor.

Sunt multe producătoare de optimizatoare fotovoltaice, unele sunt compatibile doar cu invertoarele de producție proprie, altele funcționează cu orice invertor. Înainte de achiziționarea lor recomandăm verificarea compatibilității echipamentelor. 

Mulți ani la rând a existat o metodă de optimizare pe nivel de pachete de celule prin intermediul unor cipuri fabricate de Maxim Integrated. La fiecare trei rânduri de pachete de celule a fost montat câte un cip inteligent, care s-a îngrijit de optimizare. Dezavantajul acestei metode a fost că numai producătorii de panouri fotovoltaice puteau monta acest cip, și nu toți producătorii au vrut să accepte acest lucru. Oricum această metodă de optimizare este pe cale de dispariție, datorită creștere intensității curentului din panou, valoare la care acest cip nu mai rezistă. Ar fi trebuit dezvoltat un alt cip rezistent la o intensitate de curent mai ridicată, lucru care nu s-a întâmplat până în acest moment, deci optimizarea este posibilă doar pe nivel de module.